浅析脉冲电镀技术的性能与电源
浅析脉冲电镀技术的性能与电源
前言
脉冲电镀是通过槽外控制方法改善镀层质量的一种强有力的手段,相比于普通的直流电镀镀层,其具有更优异的性能(如耐蚀、耐磨、纯度高、导电、焊接及抗变色性能好等),且可大幅节约稀贵金属,因此,在功能性电镀中得到较好的应用。目前脉冲电镀中所使用的多为方波脉冲。
脉冲电镀电源能产生方波脉冲电流,它在用于电镀时并不能得到理想的正方波,而是一种近似于梯形的波形,这会影响脉冲电镀瞬时高电位有利作用的充分发挥。脉冲频率对镀层结晶也会产生较大影响,频率过低,效果不明显;频率过高,波形畸变程度大,甚至脉冲电流会变成直流电流。脉冲电镀电源的正确使用(如设备安装、设备选型、参数选择等)对脉冲波形、设备可靠性、脉冲电镀优越性的正常发挥等均产生重要影响。
1 脉冲电镀的基本原理
常见的脉冲电流波形有方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。根据确定脉冲波形的几点原则(如实镀效果、便于分析和研究、
易于获得和调控、便于推广等),方波是最符合要求的脉冲波形。典型的方波脉冲波形,如图1所示。由图1可知:脉冲电流实质上是一种通断的直流电。
1.1 脉冲电镀的基本参数
传统的直流电镀只有电流或电压可供调节,而脉冲电镀有脉冲电流密度(或峰值电流密度)Jp、脉冲导通时间ton和脉冲关断时间toff3个独立的参数。由ton和toff可以引出脉冲占空比γ。
(1)脉冲占空比γ计算公式
脉冲占空比γ指脉冲导通时间ton占整个脉冲周期(ton+toff)的百分比,可用下式表示:
(2)平均电流密度Jm、峰值电流密度Jp、脉冲占空比γ关系式
在一个脉冲周期内,由于电流只在部分时间(ton)导通,而其他时间(toff)为零,因此,脉冲电镀的电流密度有平均电流密度和峰值电流密度之分。平均电流密度Jm等于峰值电流密度Jp 与脉冲占空比γ的乘积,可用下式表示:
由式(2)可以看出:Jm一定时,Jp会根据γ的不同而改变。1.2 脉冲电镀过程
(1)在脉冲导通期ton内
峰值电流密度相当于普通直流电流密度(或平均电流密度)的几倍甚至十几倍。高的电流密度所导致的高过电位使阴极表面吸附的原子的总数高于直流电沉积的,其结果使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率,从而形成具有较细晶粒结构的沉积层。
(2)在脉冲关断期toff内高的过电位使阴极附近的金属离子以极快的速度被消耗,当阴极界面金属离子的质量浓度为零或很低时,电沉积过程进入关断期。在关断期内,金属离子向阴极附近传递从而使扩散层中金属离子的质量浓度得以回升,并有利于在下一个脉冲周期使用较高的峰值电流密度。
脉冲电镀过程中,当电流导通时,电化学极化增大,阴极区附近金属离子被充分沉积;当电流关断时,阴极区附近放电离子又恢复到初始的质量浓度,浓差极化消除,并伴有对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。这样的过程周期性的贯穿于整个电镀过程的始末,其中所包含的机理构成了脉冲电镀的最基本原理。
2 脉冲电镀的优越性及适用性
2.1 镀层结晶细致
在脉冲导通期内,由于使用较高的电流密度,使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率,因此可形成结晶细致的镀层。镀层结晶细致则密度大、硬度高、孔隙率低,即:大大提高镀层的耐蚀、耐磨、焊接、韧性、导电率、抗变色性,降低镀层的粗糙度,这对于功能性电镀来说尤其重要。
所以,脉冲电镀主要适用于功能性电镀领域,改善镀层的各项功能性指标,从而满足镀件在不同情况下较高的使用要求。
2.2 改善镀液分散能力
在脉冲关断期内,阴极区域溶液中导电离子的质量浓度会得到不同程度的回升,溶液电阻率减小,则分散能力改善。因此,脉冲电镀所得的镀层均匀性好。这不仅有利于功能性电镀,对于某些高要求的装饰性电镀也非常重要(如大尺寸工件的装饰性镀金、银等),脉冲电镀分散能力好的特点可使工件表面镀层的颜色均匀一致、质量稳定。
所以,在某些高要求的装饰性电镀中,采用脉冲电镀是有积极意义的。但对于常规的防护-装饰性电镀,如自行车、紧固件电镀等,则没有必要采用脉冲电镀。
2.3 提高镀层纯度
在脉冲关断期内,会产生一些对沉积层有利的吸脱附现象。例如:脉冲导通期内吸附于阴极表面的不溶性杂质(含光亮剂)在关断期内脱附返回溶液中,从而可得到纯度高的镀层。镀层纯度高,可使镀层的某些功能性大大提高,如脉冲镀银可提高镀层的焊接、导电、自润滑、抗变色等性能,这在军工、电子、航空航天等领域的镀银生产中是难能可贵的。
2.4 镀层沉积速率加快
脉冲关断期内金属离子的质量浓度的回升降低了浓差极化,有利于提高阴极电流效率和阴极电流密度,从而提高镀速。脉冲电镀的这种优越性,可用于某些对镀层沉积速率要求较快的电镀生产(如电子线材的卷至卷连续电镀)。但对于普通的电镀生产,若选择脉冲电镀的目的单纯是为了提高生产效率,则似乎有些不太合适。
2.5 消除或减轻镀层氢脆
脉冲导通期内阴极表面吸附的氢在关断期内从阴极表面脱附,镀层氢脆消除或减轻,物理性能得到改善。镀层氢脆小,工件的抗断裂强度提高,这对机械强度要求较高的产品有着重要的意义。
3 周期换向脉冲电镀
3.1 基本原理
周期换向脉冲电镀又称双向脉冲电镀。典型的周期换向脉冲电流波形,如图2所示。在正向脉冲之后引入反向脉冲,正向脉冲比反向脉冲持续时间长,反向脉冲幅度通常大于正向脉冲的。大幅度、短时间的反向脉冲所引起的高度不均匀阳极电流密度分布可使镀层凸处被强烈溶解而整平。
周期换向脉冲电镀与单脉冲电镀相比,具有以下优越性: (1)反向脉冲可有效改善镀层的厚度分布,镀层厚度更均匀,整平性更好;
(2)反向脉冲的阳极溶解使阴极表面金属离子的质量浓度迅速回升,这有利于下一个阴极周期使用高的脉冲电流密度,又使得晶核的形成速率大于生长速率,镀层致密度进一步提高; (3)反向脉冲的阳极剥离使镀层中有机杂质(含光亮剂)的夹附大大减少,因而镀层纯度更高,抗变色能力更强,这一点在氰化镀银中尤为突出;
(4)反向脉冲使镀层中夹杂的氢发生氧化,从而可消除氢脆或减小内应力;
(5)周期性的反向脉冲使镀件表面一直处于活化状态,因此可得到结合力好的镀层;
(6)反向脉冲有利于减薄扩散层的实际厚度,提高阴极电流效率,因此合适的脉冲参数会使镀层的沉积速率进一步加快。3.2 电流波形
周期换向脉冲电流的波形一般有以下几种:
3.2.1 有关断时间的单个脉冲换向
一个正向脉冲之后紧接着一个反向脉冲,其波形,如图3所示。
这种波形兼有脉冲和换向的优点,但缺点是调节参数时,正、反向脉冲的导通、关断时间选择与正、反向脉冲的持续时间选择发生冲突。因此,这种形式若作为槽外控制改善镀层质量的手段,其功能极不完善,在实际生产中极少应用。
3.2.2 无关断时间的单个脉冲换向
一个无关断时间的正向脉冲后紧接着一个无关断时间的反向脉冲,其波形,如图4所示。正、反向脉冲持续时间通常在ms 级,(如正向20ms,反向1ms),这种波形通常也称为方波交流电,与普通正弦波交流电波形相异,但频率大致相同,约50Hz左右。这种波形正向脉冲持续时间长、幅度小,反向脉冲持续时间短、幅度大,其反向脉冲的不均匀电流密度分布补偿作用较明显,改善镀层厚度分布的效果较明显。其适用于对镀层均匀性要求较高的电镀场合(如印刷线路板镀铜,可明显缩小孔内、外镀层厚度比)。但因其脉冲无关断时间,且频率较低,改善镀层结晶的效果尚不理想,因此不宜用于(尤其对镀层结晶要求较高的)贵金属电镀。
3.2.3 脉动脉冲换向
一组正向脉冲之后紧接着一组反向脉冲,即:正、反向脉冲均为群波而非单个波形,其波形,如图2所示。
这种波形为典型的周期换向脉冲波形,在功能性电镀生产中应用最广泛。相对于有关断时间的单个脉冲换向,其克服了正、反向脉冲的导通、关断时间选择与正、反向脉冲的持续时间选择发生冲突的缺点。相对于无关断时间的单个脉冲换向,其克服了脉冲无关断时间、改善镀层结晶不理想的缺点。所以,脉动脉冲换向同时具有改善镀层厚度分布和改善镀层结晶状况的双重效果。
3.2.4 多组脉冲换向
多组脉冲换向简称多脉冲,其波形,如图5所示。它是在脉动脉冲换向的基础上增加可编程序功能,在每一个程序或时段内采用的脉冲参数可各不相同。而普通的脉动脉冲换向,其各项参数调节好后,直到电镀过程结束,便不再改变。
多组脉冲换向的优点如下:
(1)各层间应力相互抵消,镀层脆性下降,抗疲劳强度增强;
(2)各层间多次重叠,则镀层孔隙率降低,致密性、耐蚀性提高;
(3)各层间组分不同,有可能产生奇异的效果。
4·脉冲电镀电源
脉冲电镀电源是产生脉冲电流的电源,它一般先由基础直流电
源产生低纹波直流电流,然后再通过功率器件斩波形成脉冲电流。斩波电路可采用可控硅电子开关电路和晶体管转换开关电路等。
4.1 脉冲电镀电源的波形
图1为理想的方波脉冲电流波形,但由于受脉冲电镀电源内部
电感、电容等器件及外加负载的影响,实际应用中的脉冲波形
不可能如图1所示。实际脉冲电镀中的电流波形近似于梯形,
可简单地用图6中的波形来表示。
在电镀体系中,电极/溶液界面间的双电层近似于一个平板电容器,板间具有很高的电容。当向该电镀体系施加脉冲电流时,必须首先给双电层充电。双电层充满电(脉冲电流密度从零增至峰值)需要一定的时间tc,脉冲电流密度不可能从零垂直增至峰值,而是需要一定的“爬坡”。“爬坡”所需要的时间可简单地视作脉冲的上升时间(确切的脉冲上升时间定义:脉冲电流密度由峰值电流密度的10%上升到90%所需要的时间),上升时间也称作“上升沿”、“前沿”、“上冲”等。
当脉冲电流密度“爬坡”至峰值并持续一段时间tb后,开始进入关断期。进入关断期后,脉冲电镀电源虽然停止向该电镀体系供电,但双电层放电(从满电释放至零)会使电流维持一段时间td。所以,此时脉冲电流密度不可能从峰值垂直下降至零,而是需要一定的“下坡”。“下坡”所需要的时间可简单地视作脉冲的下降时间(确切的脉冲下降时间定义:脉冲电流密度由峰值电
流密度的90%下降到10%所需要的时间),下降时间也称作“下降沿”、“后沿”、“下冲”等。
正是由于脉冲前、后沿的客观存在,使实际脉冲电镀中的电流波形不可能是理想的方波,而是一种不规则的近似于梯形的波形。目前尚无法确知前、后沿对镀层质量的影响有多大,但可确知其存在会使脉冲电镀瞬时高电位的有利作用得不到充分
发挥。所以,脉冲电镀中总是要求脉冲前、后沿尽可能小,一般要求前沿20~100μs,后沿30~100μs。其实,不应只要求前、后沿大小,避免前、后沿大于(或等于)导通、关断时间也很必要。否则,若前沿(远)大于导通时间,后沿(远)大于关断时间,则镀
槽内只能得到在平均电流附近变化的脉冲电流,即:脉冲电流
实际变成了直流电流,其波形,如图7所示。
4.2 脉冲电镀电源的频率
一般高频脉冲定义为频率大于5000Hz,低频为频率小于500Hz,中频则在500~5000Hz之间。用于电镀的脉冲电源多属于中频类型[2]。当使用频率较低的脉冲电源时,其改善镀层质量的效果会稍差。所以,低频脉冲电源多用于阳极氧化或其他工艺,而较少用于电镀,尤其是贵金属电镀。当使用频率较高的脉冲电镀电源时,脉冲前、后沿极易对导通、关断时间造成严重影响,从而影响脉冲电镀瞬时高电位有利作用的充分发挥。例如:脉冲镀金,频率5000Hz(此时脉冲周期0.2ms),占空比20%,则导通时间为40μs,此时,假设脉冲前沿为最小的20μs(实际可能更大),则其比例至少占到了导通时间的50%;若频率大于5000Hz,占空比小于20%(脉冲镀金时占空比很多时候选10%),则前沿占导通时间的比例会更大,甚至前沿会大于导通时间,如此,脉冲电镀改善镀层结晶的作用肯定会受到严重影响。实际脉冲电镀贵金属生产中,频率多在1000Hz左右。
当使用频率更高的脉冲电源(上万或几万Hz)时,其输出的电流多是如图7所示的电流波形,实质是一种直流电流,与能够改善镀层结晶的方波脉冲电流有本质的区别。
4.3 脉冲电镀电源使用注意事项
(1)脉冲电镀电源与镀槽间导体的连接
脉冲电镀电源与镀槽间连线的电感阻滞了电流变化,导致通过镀槽的脉冲电流上升时间延缓,引起脉冲波形畸变。采用短、粗、根数多的电缆线,且阴、阳极电缆线相绞而用,可尽量抵消电感效应,减小脉冲波形失真度,提高镀层质量。
连线一般要求不超过2m,这使得脉冲电镀电源距离镀槽较近,从而增加了电源受腐蚀的几率,使设备可靠性降低(脉冲电源比普通电源更不耐腐蚀)。比较可行的做法是,将脉冲电源与镀槽隔墙放置,或做有机玻璃罩将其罩住。脉冲电流产生的热量比平均电流的大,但比峰值电流的小,相当于均方根电流产生的热量。均方根电流为峰值电流乘以平均电流开根号。脉冲电镀电源与镀槽间连线的截面积需根据通过的均方根电流确定。例如:某脉冲电镀电源最大均方根电流为50A,则连线可选截面积为20mm2的铜电缆线(每mm2的铜线通过的电流值可取2.5A)。
(2)脉冲电镀电源规格型号的选择
一般脉冲电镀电源在规格型号中标明的是峰值电流,例
如:SMD-500型脉冲电镀电源,其最大峰值电流为500A。峰值电流尚难以作为选择脉冲电镀电源规格的依据。一般,先根据实际需要的电流确定脉冲电镀电源的平均电流,再根据使用的占空比确定峰值电流。例如:实际需要的最大电流为10A,
使用的最大占空比为20%,则选择最大峰值电流为
10A/20%=50A的脉冲电镀电源即可。
(3)脉冲电流的使用或选择
一般选择脉冲平均电流与使用直流电流时一样或稍大。例如:直流镀时使用电流10A,则脉冲镀时平均电流也选10A或稍大(此时不考虑占空比大小)。脉冲平均电流显示在电源面板的电流表上。周期换向脉冲电流的选择比单脉冲的复杂些。正向脉冲平均电流的选择与单脉冲时一样,即:与使用直流电流时一
样或稍大。但反向脉冲平均电流却不能如此选,其在反向峰值电流是正向峰值电流1~2倍的情况下通过计算倒推得出(方
法可参见相关厂家的产品说明书)。
4.4 常见脉冲电镀电源类型
常见的脉冲电镀电源主要有以下几种类型:
(1)单脉冲电镀电源
输出导通时间和关断时间可调的单向正方波,波形如图1所示。一般为中频可调,占空比为0%~100%可调。当占空比为100%时,脉冲电流变成直流电流。
(2)双脉冲电镀电源
即周期换向脉冲电镀电源,输出波形如图2所示。另外,还可输出属于双向功能的单个脉冲换向、无关断时间的单个脉冲换向、直流与脉冲换向及属于单向功能的单脉冲和直流、直流叠加脉冲、间断脉冲等波形。频率和占空比调节范围与单脉冲电镀电源的大致相同。
(3)多脉冲电镀电源
即多组换向脉冲电镀电源,主要循环输出多组脉宽、频率、幅值、换向时间、持续时间等参数各不相同的直流、单向或周期换向脉冲电流,波形如图5所示。
(4)计算机控制多脉冲电镀电源
在多脉冲电镀电源的基础上增加计算机全自动控制和过程监控,可实现动态画面显示、数据库管理(数据存储、查询、打印等)、系统自动保护、声光报警及信息提示等功能。
5 结语
随着电镀技术的不断发展,脉冲电镀的适用范围进一步扩大,如脉冲纳米电沉积、脉冲阳极氧化、脉冲电解回收、脉冲电化学抛光、脉冲电化学加工等,从而使这项先进技术呈现出更大的活力。
深圳电镀厂—杰昌电镀提供
脉冲电镀技术参数介绍
脉冲电镀技术参数介绍 信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义： 脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。 70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。 常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲） 1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。波形如下所示： 2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。有以下几种： a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲， 这种波形在实际中极小使用，波形如下图： b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间 的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。这种波形能改善镀层的厚度分布， 但对镀层的结构改善无作用。
c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波 形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结 晶结构。 d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程 序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。多脉冲电镀在适当的参数下能形 成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗 疲劳强度提高。 PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。一般使用的是脉动脉冲波形。周期脉冲反向电镀(PPR) 的工作原理是应用正向电流电镀一段时间(10-20ms)，然后以一高电流短时间反向电镀(约0.5-2ms)。PPR 与电镀液及添加剂产生作用，将高电流密度区域极化，重新将电镀电流再分配到低电流区域，其效果是在高电流密度区域的铜镀层厚度减少，故此，在电路板的小孔中电镀铜层的厚度会接近甚至超过表面铜层的厚度。
脉冲电源电镀的优势
脉冲电镀的优势 随着表面处理工艺要求的不断提高，脉冲电镀被越来越多的人所关注，特别是科研院所、精密电子领域的技术工作者们，进行了长期的技术探索，发现或验证了脉冲电镀对比直流电镀的诸多优点，本文将脉冲电镀的优点和欧潽达新型脉冲电源的优点结合起来，做如下简单的汇总，以期以更简单的方式帮助大家理解认识脉冲电镀的优势。 （MX系列单脉冲、双脉冲电源） 新型脉冲电镀的优势有： 1、精密电路+数字控制，输出精度高； 2、触摸屏+人性化界面，操作简单； 3、频率、占空比可调，适用范围广； 4、允许更大峰值电流密度，提升镀层结合力，提高电镀效率； 5、间歇式输出，利于溶液离子恢复，减少镀层孔隙，增强镀层的抗蚀性能； 6、致密均匀的镀层，能够增强电导率； 7、消除氢脆，改善镀层物理性能； 8、减少镀层中的杂质含量，提高镀层纯度； 9、降低镀层内应力，提高镀层的韧性； 10、免除或减少添加剂的需要； 11、反向脉冲可减少镀层表面的尖峰和毛刺； 12、较薄的镀层即能实现规定的技术指标，故可节省15-20%的贵金属。 13、工艺曲线可编程，利于工艺精准控制； 14、媲美欧美进口电源的品质，价格却极其亲民； 15、单脉冲、双脉冲、正反脉冲可选择； 16、专属电源可定制；
长期以来，人们认为脉冲电镀仅适合镀金镀银，事实上脉冲电镀几乎适用于所以电镀工艺，包括如：镀金、镀银、镀铜、镀锌、镀镍、镀铬、镀铼、镀铂、镀钯以及电镀铜锌合金、镍铁合金、锌镍合金、镍铬合金等众多电镀工艺。 （脉冲镀金、镀银工艺） 造成人们对脉冲电镀认识局限的原因，是由于之前国内脉冲电源技术水平有限，进口脉冲电源动辄数十万的高昂价格限制了人们的购买，制约了人们对脉冲电镀工艺的研究。现在，欧潽达通过开拓创新，能够提供品质优良、价格却十分亲民的脉冲电源供一般用户使用，亲民的定价旨在通过降低电源购买成本，让更多的人研究和使用脉冲电镀工艺，达到促进整个脉冲电镀工艺的推广与提升的目的。 正品的脉冲电源具备电流（平均电流、峰值电流）可调、电压可调、频率可调、占空比可调，4个主要参数，掌握这几个要素，就能够避免买到假的脉冲电源。（买到假脉冲电源的情况并不少见）。 (标注为脉冲电源的直流电源) 有关脉冲电镀具体的频率、占空比、电流密度等参数的设定，不同电镀企业、不同工艺均有不同的经验数据，一般来说，脉冲频率300-1000Hz之间应用较多，
数字单脉冲电源在电镀中的应用
数字单脉冲电源在电镀中的应用 摘要:脉冲电镀具有镀件质量好,生产效率高,节约原材料及环保等优点。针对此介绍了基于单片机的数字单脉冲电源在电镀中的应用。阐述了数字单脉冲电源的工作原理,其控制电路简单,组合方便。给出了双CPU结构的控制系统,以及软件流程图。 0引言： 随着社会生产力的发展和市场经济的日益繁荣,特别是我国加入世界贸易组织后,我国的电镀行业遇到更多的机遇与挑战。 电镀,即采用电化学的方法使金属离子还原为金属,并在金属或非金属制品表面形成符合要求的平滑、致密的金属覆盖层。电镀后的镀层性能在很大程度上取代了原先基体的性质,起到了装饰与防护的作用。随着科学技术与生产力的提高,电镀工艺已经在各个领域发挥着不可替代的作用。 电流通过镀槽是电镀的必要条件,镀件上的金属镀层就是在电流流过电镀槽时所产生电化学反应而形成的。 根据电镀的基本原理,改进电镀质量有两个方法:调整电镀溶液;改进电镀电源。现实中人们广泛采用改进电镀电源的方法来提高电镀的性能。在电镀电源的发展过程中,由全控型电力电子开关构成的脉冲电源是电镀电源的一次革命。这种电源体积小、性能优越、纹波系数小、不易受输出电流的影响。 1脉冲电源电镀的基本原理： 脉冲电源电镀是一项新的电镀技术。它的特点是由脉冲电流对电极过程动力学的特效影响所决定的,其中最重要的是对传质过程中的影响。在直流电镀时,镀液中被镀出的金属离子在阴极表面附近溶液中逐渐被消耗,造成了该处被镀金属离子与溶液中该离子的浓度出现差别。这种差别随着使用的电流密度的增高而加大。当阴极附近液层中的该离子的浓度降到0时,就达到了极限电流密度,传质过程完全受到扩散控制。但在脉冲电镀时,由于有关断时间的存在,被消耗的金属离子利用这段时间扩散、补充到阴极附近,当下一导通时间到来时,阴极附近的金属离子浓度得到恢复,故可以使用较高的电流密度;因此脉冲电镀时的传质过程与直流电镀时的传质过程的差异,造成了峰值电流可以大大高于平均电流,促使晶体形成的速度远远高于晶体长大的速度,使镀层结晶细化,排列紧密,孔隙减小,电阻率低。并且直流电镀时的连续阴极极化电位下的各种物质在阴极表面上的吸脱附过程与脉冲条件下的间断高阴极极化电位下的吸脱附过程的机理有了很大的差异,造成了同样的溶液配方及添加剂在电源波形不同时,表现的作用差异也很大。 脉冲电源其电流呈脉冲方式流动,并可在瞬时产生高密度电流;因此,在电镀时能将底层均匀地涂覆到镀件上,并使之加速,提高了效率;镀件表面均匀、细致,使金银等贵重金属得到很大的节约。由此可以看出,可以调节占空比及频率的脉冲电镀电源,尤其是开关电源,将随之得到广泛的应用。 2数字单脉冲电源硬件系统框架： 所谓数字脉冲电源,就是采用微处理器等数字电路对脉冲电源中的直流斩波进行控制,并实现数字显示与数字调节的一种脉冲电源。它是现在最先进的电镀电源,也是电镀电源的发展方向。 数字脉冲电源一般分为双脉冲电源与单脉冲电源两种。 数字单脉冲电源的原理框图如图1。
脉冲电镀的含义
脉冲电镀的含义 1 概述 脉冲电镀是槽外控制金属电沉积的一个强有力的手段。它利用时间功能通过改变脉冲参数来改善镀层的物理化学性能，从而达到节约贵金属和获得功能性镀层的目的。脉冲电镀属于一种调制电流电镀，它所使用的电流是一个起伏或通断的直流冲击电流，所以，脉冲电镀实质上是一种通断直流电镀。脉冲电流的波形有多种，常见的有方波、三角波、锯齿波、阶梯波（图1）等。但就目前的应用情况来看，典型脉冲电源产生的方波脉冲电流被普遍采用。因此，对脉冲电镀的研究一般都是围绕着方波进行的。 图1 常见的几种脉冲波形 a.方波 b.三角波 c.锯齿波 d.阶梯波 2 调制电流电镀 传统的电镀采用的电流形式一般为直流电流，简称DC。直流电流是一种电流方向不随时间改变的、连续的平稳电流。直流电流常见的波形有单相半波、单相全波、三相半波、三相全波、直流或稳恒电流（图2）等，产生这些波形常用的电源有硅整流器、可控硅整流器、高频开关电源等。从图2中不难看出，直流电流具有连续性或持续性，不随时间的改变而中断或有所变化，因而使用时只有一个参数——电流或电压可供调节。这就使得直流电流在做为槽外控制镀层质量的手段时力量不足。比如直流电流在提高阴极电流密度、抑制副反应的产生、降低镀层中杂质的含量、改善电流分布等方面均毫无作用。
图2 常见的直流电流波形 a.单相半波 b.单相全波 c.三相半波 d.三相全波 e.直流或稳恒电流 经脉冲信号或其它交变信号调制以后的直流电流叫调制电流，用调制电流所进行的电镀即调制电流电镀。调制电流电镀主要是做为槽外控制镀层质量的手段而产生和存在的，它往往可以起到直流电镀所起不到的作用。比如，脉冲电镀比直流电镀阴极电流密度提高几倍甚至十几倍，因而可得到结晶细致的镀层。调制电流电镀一般有脉冲电镀、不对称交流电镀、交直流叠加电镀、周期换向直流电镀（图3）等几种形式。
浅析脉冲电镀技术的性能与电源
浅析脉冲电镀技术的性能与电源 前言 脉冲电镀是通过槽外控制方法改善镀层质量的一种强有力的手段,相比于普通的直流电镀镀层,其具有更优异的性能(如耐蚀、耐磨、纯度高、导电、焊接及抗变色性能好等),且可大幅节约稀贵金属,因此,在功能性电镀中得到较好的应用。目前脉冲电镀中所使用的多为方波脉冲。 脉冲电镀电源能产生方波脉冲电流,它在用于电镀时并不能得到理想的正方波,而是一种近似于梯形的波形,这会影响脉冲电镀瞬时高电位有利作用的充分发挥。脉冲频率对镀层结晶也会产生较大影响,频率过低,效果不明显;频率过高,波形畸变程度大,甚至脉冲电流会变成直流电流。脉冲电镀电源的正确使用(如设备安装、设备选型、参数选择等)对脉冲波形、设备可靠性、脉冲电镀优越性的正常发挥等均产生重要影响。 1 脉冲电镀的基本原理 常见的脉冲电流波形有方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。根据确定脉冲波形的几点原则(如实镀效果、便于分析和研究、
易于获得和调控、便于推广等),方波是最符合要求的脉冲波形。典型的方波脉冲波形,如图1所示。由图1可知:脉冲电流实质上是一种通断的直流电。 1.1 脉冲电镀的基本参数 传统的直流电镀只有电流或电压可供调节,而脉冲电镀有脉冲电流密度(或峰值电流密度)Jp、脉冲导通时间ton和脉冲关断时间toff3个独立的参数。由ton和toff可以引出脉冲占空比γ。 (1)脉冲占空比γ计算公式 脉冲占空比γ指脉冲导通时间ton占整个脉冲周期(ton+toff)的百分比,可用下式表示:
(2)平均电流密度Jm、峰值电流密度Jp、脉冲占空比γ关系式 在一个脉冲周期内,由于电流只在部分时间(ton)导通,而其他时间(toff)为零,因此,脉冲电镀的电流密度有平均电流密度和峰值电流密度之分。平均电流密度Jm等于峰值电流密度Jp 与脉冲占空比γ的乘积,可用下式表示: 由式(2)可以看出:Jm一定时,Jp会根据γ的不同而改变。1.2 脉冲电镀过程 (1)在脉冲导通期ton内 峰值电流密度相当于普通直流电流密度(或平均电流密度)的几倍甚至十几倍。高的电流密度所导致的高过电位使阴极表面吸附的原子的总数高于直流电沉积的,其结果使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率,从而形成具有较细晶粒结构的沉积层。
脉冲电镀基本概况
脉冲电镀概况 1、什么是脉冲电镀 利用脉冲电压或脉冲电流的张弛(间隙工作)，增强阴极的活性极化和降低阴极的浓差极化，从而有效地改善镀层的物理化学特性。这种电镀方法称为脉冲电镀。 2、脉冲电镀的基本原理 常见的脉冲电流波形有方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。根据确定脉冲波形的几点原则(如实镀效果、便于分析和研究、易于获得和调控、便于推广等)，方波是最符合要求的脉冲波形。典型的方波脉冲波形，如图1所示。由图1可知:脉冲电流实质上是一种通断的直流电。 2.1 脉冲电镀电源的基本参数 传统的直流电镀只有电流或电压可供调节，而脉冲电镀有脉冲电流密度(或峰值电流密度)Jp、脉冲导通时间ton和脉冲关断时间toff3个独立的参数。由ton和toff可以引出脉冲占空比γ。 (1)脉冲占空比γ (2)平均电流密度Jm、峰值电流密度Jp、脉冲占空比γ关系式 由式(2)可以看出:Jm一定时，Jp会根据γ的不同而改变。 2.2 脉冲电镀过程 (1)在脉冲导通期ton内峰值电流密度相当于普通直流电流密度(或平均电流密度)的几倍甚至十几倍。高的电流密度所导致的高过电位使阴极表面吸附的原子的总数高于直流电沉积的，其结果使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率，从而形成具有较细晶粒结构的沉积层。 (2)在脉冲关断期toff内高的过电位使阴极附近的金属离子以极快的速度被消耗，当阴极界面金属离子的质量浓度为零或很低时，电沉积过程进入关断期。在关断期内，金属离子向阴极附近传递从而使扩散层中金属离子的质量浓度得以回升，并有利于在下一个脉冲周期使用较高的峰值电流密度。 脉冲电镀过程中，当电流导通时，电化学极化增大，阴极区附近金属离子被充分沉积;当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始的质量浓度，浓差极化消除，并伴有对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。这样的过程周期性的贯穿于整个电镀过程的始末，其中
双脉冲电源说明书
SMD 型数控双脉冲电镀电源 使用说明书 邯郸市大舜电镀设备有限公司 使用本机前请详细阅读此说明书 一、概述：
脉冲电镀所依据的电化学原理是：当电流导通时，电化学极化增大，阴极区附近金属离子充分被沉积，镀层结晶细致、光亮；当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始浓度，浓差极化消除。 SMD双脉冲电镀电源，即周期换向脉冲电镀电源（这里的“双”的含义指“双向”），它是在输出一组正向脉冲电流之后引入一组反向脉冲电流，正向脉冲持续时间长反向脉冲持续时间短，大幅度、短时间的反向脉冲所引起的高度不均匀阳极电流分布会使镀层凸处被强烈溶解而整平。与单脉冲电镀相比，双脉冲的突出优点表现在： 1、反向脉冲电流明显改善了镀层的厚度分布而使镀层厚度均匀，并因溶解了阴极镀层上的毛刺而整平 2、反向脉冲电流的阳极溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，这有利于随后的阴极周期使用高的脉冲 电流密度，而高的脉冲电流密度又使得晶核的形成速度大于晶体的生长速度，因而可以得到更加致密、光亮、孔隙率低的镀层 3、反向脉冲电流的阳极剥离作用使镀层中有机杂质（含光亮剂）的夹附大大减少，因而镀层纯度高，抗 变色能力强，这一点在氰化镀银中尤为突出 4、反向脉冲电流使镀层中夹杂的氢发生氧化，从而可消除氢脆（如电沉积钯时反向脉冲可除去共沉积的 氢）或减小内应力 5、周期性的反向脉冲电流使镀件表面一直处于活化状态，因而可得到结合力好的镀层 6、反向脉冲有利于减薄扩散层的实际厚度，提高阴极电流效率，因而合适的脉冲参数会使镀层沉积速度 进一步加快 7、在不允许或少量允许有添加剂的电镀体系中，双脉冲电镀可得到细致、平整、光洁度好的镀层 所以，镀层的耐温、耐磨、焊接、韧性、防腐、导电率、抗变色、光洁度等性能指标成倍提高，并可大幅度节约稀贵金属（约20-50%），节约添加剂（如光亮氰化镀银约50-80% ）。 二、用途 可用于镀金、银、稀有金属、镍、铜、锌、锡、铬及合金等；铜、镍等的电铸；电解电容的敷能；铝、钛等制品的阳极氧化；精密零件的电解抛光；蓄电池的充电等。 三、特点 1、设备兼有脉冲和换向的双重功能，为提高产品质量、节约原材料提供了强有力的手段 2、机内装有同样性能的两组单脉冲电源，正、反向脉冲电流的参数均可单独调节，互不影响 3、设备可同时做为两台单脉冲电源使用 4、设备主要功能为输出毫秒级周期换向脉冲（简称双脉冲）电流，另外，还可输出同等参数的两组脉 冲，两组直流，直流叠加脉冲，直流与脉冲换向，间断脉冲，对称或不对称方波交流电等多种波形 5、设备具有峰值电流保护和操作故障保护功能四、技术参数及规格 1
高精度脉冲电镀电源
高精度脉冲电镀电源 张瑾黄念慈（四川大学，成都 610065） 赵彦春吴月涛（瑞勃电气公司，成都 610064） 摘要：开发了一台输出脉冲频率1000HZ、电流1500A、电压24V的高精度脉冲电镀电源。介绍了它的一些关键器件的设计计算和可靠性问题。 关键词：电镀电源脉冲高精度 1 引言 脉冲电镀工艺可以获得高质量的镀层，同时还可以节约镀层金属和降低生产能耗，因此近年来得到了广泛的发展。由于脉冲电镀工艺要求脉冲频率一般在500至1000HZ左右，传统的可控硅整流电源己无能为力。我们用大功率IGBT开发了一台输出1500A、24V，脉冲频率为1KHZ的高精度脉冲电镀电源。经过半年多的运行考核，证明设备的工作可靠，达到设计要求，满足了生产的需要。本文将介绍我们在开发过程中的一些经验和体会，如大功率IGBT和快恢复整流二极管的选择，缓冲吸收电路的计算，可靠性等等。 2 电源概述 电源的最大输出为1500A/24V，采用全桥式变换器方案，高频变压器次级用全波整流、LC滤波，其中主回路拓朴图见图1。用IGBT作开关元件，设计开关工作频率为20KHz，最小死区时间为7us，考虑到电源电压波动、元器件上压降、滤波电感Lf压降、线路压降等因素，选高频变压器原副边匝数比为10:1。
图 1 电源主回路 3 关键元器件的选择 IGBT和高频整流快恢复二极管是电源工作是否可靠的关键，又是材料成本的主要部分，选择合适的元件是设计的重点。除了一般应注意的电压、电流、安全工作区、安全系数、耗散功率等问题外，有两点容易被忽视。一是温度对参数的影响，有些生产厂商标的是25oC时的参数，有的标的是85oC时的参数，两者差别甚大。同一只管子，在25oC时可以通过150A，到85oC时就只能通过100A了，而管子的实际工作温度随工作环境的差异有时可能达100oC，设计时必须要充分考虑，向供应商索取有关曲线等资料作为设计计算依据；另一个比较容易被忽略的是电流有效值的问题，若以平均值代替有效值来进行计算，往往会造成过热损坏。 3.1 IGBT的选择 采用全桥式电路，高频变压器变比为10:1。当副边输出1500A时，流过IGBT的电流波形如图2，其稳态幅值为150A，宽度17us。平均值为I1(av)=150*17/50=51(A) 有效值为I1(RMS)= ==87.5(A) 后者为前者的1.7倍!
电镀术语
化学镀（自催化镀） autocalytic plating 在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。 激光电镀 laser electroplating 在激光作用下的电镀。 闪镀 flash(flash plate) 通电时间极短产生薄层的电镀。 电镀 electroplating 利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。 机械镀 mechanical plating 在细金属粉和合适的化学试剂存在下，用坚硬的小圆球撞击金属表面，以使细金属粉覆盖该表面。
浸镀 immersion plate 由一种金属从溶液中置换另一种金属的置换反应,产生的金属沉积物。 电铸 electroforming 通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品（能将铸模和金属沉积物分开）的过程。 叠加电流电镀 supermposed current electroplating 在直流电流上叠加脉冲电流或交流电流的电镀。 光亮电镀 bright plating 在适当的条件下，从镀槽中直接得到具有光泽镀层的电镀。 合金电镀 alloy plating 在电流作用下，使两种或两种以上金属（也包括非金属元素）共
沉积的过程。 多层电镀 multilayer plating 在同一基体上先后沉积几层性质或材料不同的金属层的电镀。 冲击镀 strik plating 在特定的溶液中以高的电流密度，短时间电沉积出金属薄层，以改善随后沉积镀层与基体间结合力的方法。 金属电沉积 metal electrodeposition 借助于电解溶液中金属离子在电极上还原并形成金属相的过程。包括电镀、电铸、电解精炼等。 刷镀 brush plating 用一个同阳极连接并能提供电镀需要的电解液的电极或刷，在作为阴极的制件上移动进行选择电镀的方法。 周期转向电镀
接插件电镀层变色原因及防变色措施(光亮剂的缺点)
接插件电镀层变色原因及防变色措施 摘要：分别探讨了接插件电镀层变色的原因。镀金层的变色原因如下：基体质量不符合要求，产品的设计及电镀工艺存在缺陷(包括产品前处理工艺、金阻挡层镀液体系的选择、镀液的维护、电镀工艺参数的选择和电镀方式等的不妥当)，镀后处理不力，产品使用环境的差异等镀银层变色的原因如下：基体形状复杂且其表面粗糙度高，电镀工艺不完善，包装方式不当，产品使用环境差异等。提出了镀层的防变色措施：提高基体质量，减少设计缺陷，改进电镀工艺，加强镀后工序管理，根据产品的使用环境对其制定不同的质量要求等 关键词：接插件；镀金；镀银；变色；措施； 1 前言 在接插件的制造工艺中，为了保证产品的导电性能和可靠性，大部分产品的接触件以及部分产品的壳体均采用了镀金或镀银进行表面处理。由于在产品的加工和使用过程中受到各种因素的影响，部分产品的镀层表面会在较短时间内出现变色现象。而一旦镀层表面开始变色，产品的电气性能也会随之下降。为了避免这种现象发生，针对金、银镀层的变色机理，人们采取了各种措施尽力延缓镀层在规定的时间内出现的颜色变化。以下为目前在接插件制造行业中发生镀层变色原因的分析以及常用的解决镀金、镀银层变色问题的一些基本方法。 2 金镀层的变色原因 金是一种比较稳定的金属元素，在大气环境中几乎不与其它物质反应，因此不会受到各种腐蚀气体侵袭而发生化学变化。接插件金镀层变色的原因主要是受到基体金属(铜及铜合金)通过金层孔隙向镀层表面迁移的影响。因为金层与基体金属之间存在着电位差，在遇到腐蚀介质时这种电位差会导致基体金属被腐蚀，当腐蚀物富集在金层表面时金层就改变了颜色。在接插件的制造行业中导致金层很快变色的原因主要还体现在以下几个方面。 2．1 基体质量达不到要求 基材杂质含量和基体表面光洁度是两项衡量电接触体基体质量的重要指标。近几年来，由于市场竞争加剧，加上金属材料涨价因素，使得一些基体制造厂为了降低生产成本，采用一些不合规格的材料，甚至采用回收铜加工制造基体。由于杂质超标，基材脆性增大，在机加工时部分镀件的基体会产生不易察觉的微裂纹(有时也会因电镀时的渗氢作用产生这种微裂纹)。我厂2000年初在电镀某种高频电连接器外壳时，由于外壳的基体材料是采用回收铜制作，故经振动电镀金后，盛镀件的振筛底部会留下一层铜粉，其中部分镀件的4只插脚仅剩下3只，镀件的凹下部位的金层几天就变成了褐色。另外，如果基材中含有过量碳元素，碳极易扩散到镀层表面，造成金层很快变色。如我厂另一产品的镀金插针，交用户使用后，金层表面很快出现红点，经检测知这是由基体材料含过量碳元素造成的。 生产经验证明：基体的光洁度越高，镀层的孔隙率就越低。一般说来，用于接插件接触体的基体表面粗糙度最好是整体表面达到1．6，接触部位达到0．8。但实际上由于受现有条件限制，绝大部分镀件基体在机加工后都未能达到这个标准。如果不经滚光就直接电镀，镀层的孔隙率就会比较高，基体中的碳杂质和铜就较容易扩散到金层表面，最终导致金层变色。2．2 产品设计时未考虑到电镀工艺的局限性在产品设计时，由于设计人员对电镀工艺缺乏了解，故在设计时未充分考虑到电镀方式和电镀工艺的局限对镀层质量带来的影响。因此，在电镀时，由于镀件的不断翻动而出现以下3种异常现象，如图1所示。 (1)对插：当接触体插孔开口处缝隙较宽时，在电镀过程中由于镀件不断翻动部分插孔会互相插在一起(如图1(a)所示)。
脉冲电镀技术在印制电路板制造中应用
脉冲电镀技术在印制电路板制造中应用 脉冲电镀技术在印制电路板制造中应用 随着微电子技术的飞速发展，印制电路板制造向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的发展。促使印制电路设计大量采用微小孔、窄间距、细导线进行电路图形的构思和设计，使得印制电路板制造技术难度更高，特别是多层板通孔的纵横比超过5：1及积层板中大量采用的较深的盲孔（尤其是二阶、三阶式的盲孔），使用常规的电镀方法就很难奏效。从电镀原理进行分析，其结果就会出现孔内电流分布由孔边到孔中央逐渐降低，致使大量的铜沉积在表面与孔边，无法确保孔中央需铜的部位铜层应达到的标准厚度，有时铜层极薄或无铜层，严重时会造成无可挽回的损失，导致大量的多层板报废。为解决量产中产品质量问题，目前都从电流及添加剂方面去解决深孔电镀问题。在高纵横比印制电路板电镀铜工艺中，大多都是在优质的添加剂的辅助作用下，配合适度的空气搅拌和阴极移动，在相对较低的电流密度条件下进行的。使孔内的电极反应控制区加大，电镀添加剂的作用才能显示出来，再加上阴极移动非常有利于镀液的深镀能力的提高，镀件的极化度加大，镀层电结晶过程中晶核的形成速度与晶粒长大速度相互补偿，从而获得高韧性铜层。 然而当通孔的纵横比继续增大或出现深盲孔的情况下，这两种工艺措施就显得无力。根据电铸铜所采用的脉冲电镀工艺方法启示，为解决深孔或深盲孔电镀铜问题，提出采用“定时反电流或定时反脉冲”供电方式，试图解决印制电路板生产过程所面临的深孔镀的技术难题。当然脉冲电镀在印制电路板制造业中已不是什么新工艺，脉冲电源不同于直流电源，它是通过一个开关元件使整流器以ms的速度开/关，向阴极提供脉冲信号，当整流器处于关的状态时，它比直流更有效地向孔内的边界层补充铜离子，从而能使高纵横比孔径内壁电镀更加均匀。但如何真正应用到深孔或深盲孔电镀过程中，还必须对脉冲原理进一步的研究和探讨。 所谓“定时反脉冲”按照时间使电流在供电方式上忽而正镀忽而反镀（即阳极溶解）按照时间比例交替进行，使电度铜的沉积很难在常规供电方式取得相应的铜层厚度而得以解决。当阴极上的印制电路板处于反电流时，就可以将孔口高电流密度区铜层迅速得到迅速的溶解，由于添加剂的作用，对低电流密度区影响却很微，因而将逐渐使得孔内铜层厚度与板面铜的厚度趋向于均等。 图1：左为直流电镀铜所呈现孔镀层厚不均匀，右图为反脉冲孔镀铜层厚度的均匀性。
电路板(pcb,线路板)穿孔脉冲电镀概念与原理
电路板（pcb，线路板）穿孔脉冲电镀概念与原理一、脉冲电镀广泛定义 脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流。自50年代开始，已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有忧良的物理化学性能。 二、脉冲电镀参数 根据无数实验，对于一已定的电解质系统，其金属电镀率取决于：(1)脉冲的频率，(2)周期(占空比)，(3)波形，及(4)电流密度四个参数。除此以外，添加剂、化学药水及金属本身特性亦对脉冲电镀效果有一定影响。当应用脉冲电镀时，没有预设之标准参数而执行。每一特定金属必需以实验方式而找寻其特别参数组合，达到其改善镀层的物理性质，这是脉冲电镀最大之缺点。我们不能以其他金属脉冲电镀参数组合应用在另一金属脉冲电镀方面。由于电路板的设计要求趋向于细导线、高密度、细孔径(甚至微通孔)，现今的直流电镀不能满足上述要求。由于孔径减少及板厚增加时,穿孔镀铜产生极大的技术困难，尤其在孔径中心的镀层，通常出现孔径两端之铜层过厚但中心铜层不足之现象。该镀层不均匀情况能影响电流输送的效果。此问题可由周期转向脉冲电镀克服。高速周期转向脉冲电镀之工作原理乃是应用正向电流电镀一段时间(约95%),然后以一高能短速反向电流电镀(约5%)。该高速周期转向脉冲电流与电镀液及添加剂产生作用，将高电流密度领域极化，重新将电镀电流再分配到低电流密度领域，其效果
是在高电流密度的领域的铜镀层减少，但此种情况不会在低电流密度领域出现，故此，在电路板的孔径中的电镀铜层比表面铜层还厚。 三、脉冲电镀原理简述 在电镀过程，镀缸存在三个电阻，阳极电阻，阴极电阻及镀液电阻。在阴极沉积过程，阴极电阻可分为两大部份;几何电阻和极化电阻。 几何电组(初级电流分布)电镀时，因形状不同，电路板表面电阻与孔径中电阻不同。表面电阻(Rs)比孔径电阻限(RH)为低。因此，流向表面电流(Is)远比孔径中电流(IH)为大。故此产生孔径与表面铜层分配不均匀。
电镀颜色对照及解说
电镀电源 [1] 电镀的要素： 1.阴极：被镀物，指各种接插件端子。 2.阳极：若是可溶性阳极，则为欲镀金属。若是不可溶性阳极，大部分为贵金属（白金，氧化铱）. 3.电镀药水：含有欲镀金属离子的电镀药水。 4.电镀槽：可承受，储存电镀药水的槽体，一般考虑强度，耐蚀，耐温等因素。 5.整流器：提供直流电源的设备。 电镀的目的 电镀的目的:电镀除了要求美观外，依各种电镀需求而有不同的目的。 1.镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。
2.镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力,(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。 3.镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。 4.镀钯镍：改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性比金佳。 5.镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。 电镀的概念 电镀切片 电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 电镀作用 利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属或合金，如钛靶、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层,如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏化处理。
电镀技术
电镀技术 时间:2011-01-11 18:14来源:未知作者:FPC信息网点击:132次 物质/工具【基底材料】能与其表面上沉积金属或形成膜层的材料。【添加剂】镀液中含有改进溶液的电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。使镀层产生光泽的称光亮剂；使镀层得到整平的称整平剂；使电解液稳定的称 物质/工具 【基底材料】能与其表面上沉积金属或形成膜层的材料。 【添加剂】镀液中含有改进溶液的电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。使镀层产生光泽的称光亮剂；使镀层得到整平的称整平剂；使电解液稳定的称稳定剂。添加剂对阴极极化过程的影响，有两种观点。一种吸附理论认为有些添加剂具有表面活性作用，能吸附在电极的表面阻碍金属的析出，提高了阴极极化作用改善镀层质量；一种理论认为添加剂在电解液中形成胶体，吸附了放电金属离子，构成胶体—金属离子型的络合物，使阴极极化作用增大，胶体与金属离子结合牢固阻碍了金属离子的放电。 【表面活性剂】即表面润湿剂。处理溶液在添加量低的情况下，也能显著降低界面张力的物质。为减少各类处理溶液对基板表面的张力，按照溶液的特性添加一定量的表面活性剂。 【表面活化剂】分子内亲水基和亲油基化合物，两界面相吸附，界面自由能降低。油在水中被乳化生成可溶性化合物。 【润湿剂】能降低制件表面与溶液间界面张力，使制件表面易于被溶液润湿的物质。电路板微孔镀覆中的各种处理溶液大部分要添加润湿剂，使孔壁绝缘材料的表面具有对液体的亲和力，使处理液很易润湿孔壁的表面，增加与溶液充分接触。【导电盐】提高电镀溶液导电性，添加一定数量的盐类。镀金电解液中所添加的有机盐类。 【去离子水】电镀/化学镀溶液，或配制或调整，或工件需要特别清洗，使用经过阴阳两种离子交换的树脂处理，将其水中存在的各种离子予以吸附除去，获得纯度极高的水。 【活性炭】由木质粉末烧制成粒度极细的木炭粉，呈多孔结构具有极大的表面积，
脉冲电源完整详细说明书
数字化脉冲电源详细说明书
本手册包括有广州简通脉冲电源使用时的全部操作说明和注意事项。不正确的使
用可能会发一些故障。使用电源设备前，请先仔细阅读本手册并正确地使用设备。
请将此手册交给最终用户。
安全注意事项
1.防止触电
！危 险
◆ 当通电或正在运行时,请不要打开盖板,以防触电. ◆ 布线或检查时，请在断开电源，10 分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失以后进行。 ◆ 电子电源设备务必接地。 ◆ 包括布线或检查在内的工作都应专业人员进行。 ◆ 应在安装后进行布线。否则会造成触电。 ◆ 请不要用湿手操作开关旋钮，以防触电。 ◆ 对于电缆，请不要对它加过重压力，使它损伤，否则会导致触电。
2．防止火灾 ◆ 开关电源设备请安装在不可燃物体上，以防发生火灾。 ◆ 开关电源设备发生故障时，请在电源旁边断开电源总开关
3．使用环境条件
◆ 电源设备请安装在远离电镀液，水雾气体以及酸碱气体的环境中，防止过早地
损坏机箱内的精密电子元件。
◆ 电源设备在安装时，请勿重压与摔坏，与跌落。
◆ 因机箱非密封，防止进水与淋湿，以防短落烧坏电源。
4．防止损伤
1
！注 意
◆ 各个端子上加的电压只能是使用手册上所规定的电压，以防止爆裂，损坏等。 ◆ 确认电缆与正确的端子相连接，否则，会发生损坏等等。 ◆ 始终应保证正负极输出的正确接线。 ◆ 确认正确的输入电压和相数。 ◆ 正在通电或断电不久，请不要接触内板各处端子，以防高压或电容残留高压
损坏元件。
5．搬运和安装
！注 意
◆ 当搬运产品时，请使用正确升降工具以及损坏设备。
◆ 如果设备缺少元件，请不要安装运行。
◆ 搬运产品时要握住底部能够受力处，不要以把手作为全部受力点,以防把手破裂摔坏设备。
◆ 请不要在电源设备上堆放，防止杂物进入机内和散热不良。
◆ 如果是水冷结构要保证正常水压和流通；如果是风冷结构要保持通风条件良好，排风口不
得靠近其它物品和墙。以防散热不良烧坏元件。
◆ 电子开关电源是高频精密设备，不要跌落，或强烈冲击。
◆ 请在下述环境下使用，以免引起故障。
周围环境温度
-10℃- +50℃ (不结冰)
周围环境湿度
90%RH 以下（不凝露）
环境
储存温度 环境
-20℃—+65℃ 室内（无强烈腐蚀气体，可燃气体，油雾，导电
尘埃）
海拔高度，振动
海拔 2000m 以下。5.9m/s2[0.6G]
▲特殊环境需订货时说明
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脉冲电镀应用现状及对策分析
脉冲电镀应用现状及对策分析 于永民。孙斌 (中原工学院，河南郑州450007) [摘要] 脉冲电镀具有镀件质量好、生产效率高、节约原材料及环保等优点。分析了单金属电镀、合金电镀在国内企业中的研究及应用现状，研究表明，大型企业由于研发实力较强，脉冲电镀技术应用情况较好，但是，中小企业由于经济实力及技术水平的限制，推广应用还比较困难。指出降低脉冲电源价格、优化普通金属脉冲电镀工艺配方是推动该技术在国内中小企业应用的有效途径。[关键词] 脉冲电镀；小企业；现状；对策‘ 【中图分类号]TQ153 【文献标识码]B [文章编号]1001—3660(2006)03—0082—03 1 脉冲电镀的原理及优点 1．1 脉冲电镀原理 脉冲电镀是使电镀回路周期性地接通和断开，或者在固定直流上再叠加某一波形脉冲的电镀方法。与普通电镀相比，这种方法具有镀层平整致密、附着性好，电流效率高、环保性能好等优点，在一般的研究和应用中，脉冲电镀所使用的脉冲方式可分为单向脉冲和双向脉冲两种。使用的脉冲波主要是矩形波和正弦波。用直流电电镀时，在阴极和溶液界面处形成较厚的扩散层，使阴极表面金属离子浓度降低产生浓差极化，限制了电沉积的速度，使用较大的电流密度不但不能提高镀速，反而使阴极上的氢气析出量增加，电流效率降低，镀层质量变坏出现氢脆、针孔、麻点、烧焦和起泡等。脉冲电镀由于有关断时间，被消耗的金属离子利用这段时间扩散补充到阴极附近、当下一个导通时间到来时，阴极附近的金属离子浓度得以恢复，故可以使用较高的电流密度。脉冲电镀峰值电流可以大大高于平均电流，促使晶种的形成速度高于晶体长大的速度，使镀层结晶细化，排列紧密，孔隙减少，硬度增加。 1．2 脉冲电镀的优点 脉冲电镀与传统的直流电镀比较，有如下优点： 1)镀件质量高主要表现为：具有镀层孔隙率低，可得到光亮均匀致密的镀层，提高镀层的抗腐蚀性能；较好的结合力，较好的分散力，能增加镀层的密度，增加硬度，提高延展性和耐磨性，改进了镀层的物理性能。 2)镀层厚度薄在相同的镀层性能指标的前提下，可使镀层厚度减薄1／3—1／2，进而可节约原材料(如黄金、白银等)10％一20％，这对金、银、锡、锗、镍等贵金属来说，具有十分重大的经济意义。 3)生产效率高脉冲电镀大幅度提高了瞬时电流密度，使其平均电流密度有可能大于直流电镀的实际电流密度。因而，加速了电沉积速度，使生产效率增高，一般可减少受镀时间1／3—1／2，或更多的时间。 4)改进常规的电镀溶液配方和工艺在直流电镀中，为了实现合金共沉积、增加镀层的光亮度或者是改善镀层的物理性能，通常要加入络合剂、光亮剂等添加剂，而这些添加剂通常都是毒性很强的溶液，所以对生产和环保非常不利。使用脉冲电镀，可以通过调节6个电镀参数(双向脉冲)来获得好质量的镀层，而又不使用任何的添加剂。 2 脉冲电镀的研究及应用现状 2．1 脉冲单金属电镀 脉冲单金属电镀，尤其贵金属电镀仍是脉冲电镀研究应用的重要领域，双向脉冲电镀工艺更显现出其突出的优点。国内～电子封装研究室在仅有3O一40 m 的电镀车间内装配1O台左右的双脉冲电镀电源，用于镀
第一代电路板电镀电源
第一代电路板电镀电源 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8
第一代电路板电镀电源电镀工序需求一个低压直流电源。以前的直流电源是由直流发电机而提供。时至今日已被整流器所取代。虽然，在整个电镀工序中，整流器的成本，比较其它设备的投资及运作成本微不足道，但是，整流器可算是电镀工序的灵魂表现。低劣的整流器，不但影响产品的电镀品质，并可能带来电镀生产线的停工。 早期的整流器，采用金属化合物作为原料如氧化铜。后来，采用半导体如硒，锗等材料。该等材料制成的整流器受制于其低效率，操作或成本等问题。闸流管在60年代初期开始应用在整流器上。该类整流器性能可靠，更能提供精确的电流及电压控制。现在，可控硅整流器(SCR-是闸流管的一种)已在市场主导。可控硅整流器的优点在于它能够在高温如150℃运作，在有系统的保养维修下，它没有老化的问题。 传统的可控硅(SCR)整流器包括三个部份：
(1)变压机将输入电源的电压(如香港或中国的220伏特)降低到电镀线上要求的电压(4-6伏特)； (2)整流器将交流电(AC)转换到直流电(DC)及； (3)稳压器以控制整流器输出电压。其整流器的结构可用以下的方框图表示： 输入电源→变压器→整流器→稳压器 频率: → 50HZ → 100/300HZ 可控硅（SCR）整流的缺点 目前生产的可控硅(SCR)整流器，尤其应用在印刷电路板方面，从设计到生产达不到低纹波因数值。即使采用措施，如相控及加入滤波电抗器等，也难满足印刷电路的低纹波要求(以纹波等于1％为理想)。 现将不同相数的电压纹波因数值列于下表：
光亮剂和载体对脉冲电镀工艺会造成怎样的影响,该如何解决
光亮剂和载体对脉冲电镀工艺会造成怎样的影响，该如何解决 前言 PCB产品中，有一类典型的难度较大的生产板，此类生产板的特点是板厚/孔径比大（9:1至12:1），线宽/间距小（75 μm/75 μm），镀铜厚度要求严格（所有孔壁镀铜最薄25 μm），图形分布不均匀（孤立线、孤立光标点），此类型生产板通过传统直流全板电镀无法满足孔壁铜厚要求，即使孔壁勉强达到镀铜要求，表面镀铜过厚也让后序DES和阻焊工序难以接受，而直流图形电镀因为长时间，低电流密度而影响电镀效率，这时脉冲图形电镀的优势得到了淋漓尽致的发挥，本文从脉冲电镀的原理出发，阐述脉冲图形电镀的优势。但同时在公司的脉冲生产线的实际加工过程中，发现了一些直流电镀不存在的问题，比如，板面色差、深镀能力异常等，经过我们的分析、排查及试验跟踪，最终发现脉冲光亮剂和载体的含量对产品品质影响非常之大，最后通过试验、对比、跟踪寻找到合理的光亮剂和载体控制范围，解决了上述的异常问题。 2 脉冲电镀原理 2.1 脉冲电流 脉冲电镀为间断电流电镀，间断电流是指某一时间出现正向电流而另一时间出现反向电流，这是由专用的脉冲整流机提供电流输出，我们公司正反向电流设定分别为20 ms和1 ms,整个电镀过程一直是以21 ms为循环进行的，如图1. 2.2 脉冲光亮剂和载体的作用机理 我们公司采用DOW提供的脉冲专用光亮剂和载体，具体如下。 2.3.1 载体（Carrier） 此类有机物为聚醚类，含有-CH2-CH2-O-结构，为长链有机分子，在氯离子的协助下均匀的将光亮剂分布在阴极的凹陷等各处，故称为载体[1].载体同时也能增加极化电阻，对铜的沉积进行抑制，缓冲孔角等引起的电流集中，提高均镀能力的效果[2],所以又被称为抑制剂，另外载体还能降低槽液的表面张力，增加润湿效果，又称为湿润剂。
电镀术语解释
电镀术语解释 ABS塑料电镀plastic plating process pH计pH meter 测定溶液pH值的仪器。 螯合剂chelating agent 能与金属离子形成螯合物的物质。 半光亮镍电镀semi-bright nickel plating solution 表面活性剂surface active agent(surfactant) 能显著降低界面张力的物质，常用作洗涤剂、乳化剂、润湿剂、分散剂、起泡剂等。 不连续水膜water break 制件表面因污染所引起的不均匀润湿性而使其水膜不连续的现象，这是一种检查清洗程度的方法。 超声波清洗ultrasonic cleaning 用超声波作用于清洗溶液，以更有效地除去制件表面油污及其他杂质的方法。 冲击镀strik plating 在特定的溶液中以高的电流密度，短时间电沉积出金属薄层，以改善随后沉积镀层与基体间结合力的方法。 除氢removal of hydrogen(de-embrittlement) 金属制件在一定温度下加热或采用其他处理方法以驱除金属内部吸收氢的过程。 粗化roughening 用机械法或化学法除去金属制件表面得到微观粗糙，使之由憎液性变为亲液性，以提高镀层与制件表面之间的结合力的一种非导电材料化学镀前处理工艺。 大气暴露试验atmospheric corrosion rest 在不同气候区的暴晒场按规定方法进行的一种检验镀层耐大气腐蚀性能的试验。 电镀electroplating 利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。
电镀用阳极anodes for plating 电解浸蚀electrolytic pickling 金属制件作为阳极或阴极在电解质溶液中进行电解以清除制件表面氧化物和锈蚀物的过程。 电抛光electropolishing 金属制件在合适的溶液中进行阳极极化处理以使表面平滑、光亮的过程。 电铸electroforming 通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品(能将铸模和金属沉积物分开)的过程。 电铸镍电镀nickel forming solution 叠加电流电镀supermposed current electroplating 在直流电流上叠加脉冲电流或交流电流的电镀。 镀后处理post-treatment process 镀后处理postplating 为使镀件增强防护性能、装饰性及其他特殊目的而进行的(如钝化、热熔、封闭和除氢等等)电镀后置技术处理。 镀前处理preplating 为使制件材质暴露出真实表面和消除内应力及其他特殊目的所需除去油污、氧化物及内应力等种种前置技术处理。 镀银系列silver plating plating process 缎面加工satin finish 使制件表面成为漫反射层的处理过程。经过处理的表面具有缎面状非镜面闪烁光泽。 多层电镀multilayer plating 在同一基体上先后沉积上几层性质或材料不同金属层的电镀。 封闭sealing 在铝件阳极氧化后，为降低经阳极氧化形成氧化膜